Ressource solaire pour VR

Préambule

Cette feuille de calcul a été conçue pour mon bénéfice personnel (j’installe des panneaux depuis plus de 15 ans) afin que de mieux orienter le choix de systèmes d’électrification avec des panneaux solaires (et turbine à vent) en fonction des besoins et correspondant à la capacité des batteries sur un voilier de taille moyenne (25-50 pieds) — j’y ai apporté des modifications pour l’adapter à l’usage de tout type de véhicules routier pourvus d’un alternateur (facultatif) et d’appareils qui consomment de l’électricité 12 volts.

Ainsi j’ai modifié ma feuille de calcul pour refléter ce que nous faisons habituellement en petit véhicule récréatif, c’est-à-dire arriver sur un lieu de camping tard dans l’après-midi avec une batterie complètement chargée par l’alternateur du véhicule durant le déplacement (note: ça peut aussi être le cas d’une batterie complètement chargée par le panneau solaire si c’est la seule source d’alimentation en électricité), puis passer un ou plusieurs jours en camping en comptant sur la seule énergie solaire pour réalimenter la batterie d’usage.

La page contient des calculs pour les périodes de jour et de nuit car les besoins en énergie sont différents pour chacun et bien sûr, il n’y a absolument aucune énergie solaire générée la nuit. L’énergie générée par les panneaux solaires est utilisée par le réfrigérateur, la pompe à eau, les lumières, chargeurs, prises USB etc. avec tout surplus fourni à la batterie jusqu’à ce que la batterie soit chargée à 100% (SOC = 100% – voir l’image en marge) – L’arithmétique dans la feuille de calcul est correcte, mais elle repose sur des hypothèses et celles-ci dépendent de l’utilisateur et donc il y a une grande flexibilité possible.

Scénarios possible du genre « et si » – c’est-à-dire changer la taille du panneau, le nombre d’heures d’ensoleillement, la taille de la batterie, etc.

Les hypothèses d’entrées sont faites dans les cellules formatées en JAUNE – Les autres cellules sont protégées contre l’altération et les calculs de base ne peuvent pas être modifiés – Certaines de ces formules sont complexes de manière à permettre les scénarios « vert – orange – rouge » qui indiquent s’il y a ou non une puissance suffisante à la batterie?

J’ai lu des informations selon lesquelles l’alternateur d’une voiture chargerait une batterie entre 70% et 100%. Donc choisissez l’état de charge initial en choisissant une valeur entre 70% (pessimiste) et 100% (optimiste) ou mesurer la tension exacte de votre batterie (circuit ouvert) après rouler un certains temps et après avoir laissé la batterie se « reposer » pendant plusieurs heures tous les accessoires fermés. Le tableau dans le chiffrier montre différents voltages pour les batteries humides standard à faible entretien et sans entretien, les batteries de type AGM ou GEL. Il est très peu probable que les panneaux solaires fonctionnent à 100% d’efficacité en raison, par exemple, de la température, de l’ombre occasionnelle, parce que n’étant pas posé directement face au soleil etc. On estime généralement ces pertes à 30%, donc une efficacité du panneau à 70% Vous voudrez peut-être changer cette valeur.

Toutes les charges (réfrigérateur, lampes, etc.) sont supposées être à 12V et la charge de la batterie est supposée être à 14V.


LIEN POUR LA PAGE DE CALCUL


La ressource solaire (Panneau solaire)

Les cartes suivantes, pour votre région, peuvent vous donner une référence pour ce qui est des valeurs d’ensoleillement: https://www.energyhub.org/solar-energy-maps-canada/

L’ensoleillement journalier, qui est le nombre d’heures par jour durant lesquelles une surface exposée de 1 m2 recevra une puissance solaire de 1000 W ; il s’exprime en heure/jour. Le rayonnement solaire, qui représente la quantité d’énergie solaire captée par une surface de 1 m2 exposé au soleil au cours d’une journée. Autrement dit, il équivaut à la puissance solaire maximale de 1000 Watts reçue par une surface de 1 m2 pendant un nombre d’heures donné au cours d’une journée : Il s’exprime en Wh/m2/jour. Autres unités : kWh/m2/jour, MW/ m2/jour.

En divisant la valeur du rayonnement solaire journalier par 1000 W/m2, on obtient l’ensoleillement. Exemple : un rayonnement solaire de 3000 kWh/m2/jour équivaut à (3000 kWh/m2/j) / (1000 W/m2) = 3 heures par jour d’ensoleillement.

En plus de ces données, il faut aussi définir la variabilité de la température sur le site (température moyenne et extrême) permettant de déterminer le choix de la batterie, évaluer la perte en puissance des modules PV et la caractéristique des câbles. La latitude du lieu permet elle, de déterminer l’inclinaison optimale des modules PV afin de capter le maximum de rayonnement solaire.

Un truc pour simplifier, au Québec on aura en moyenne:

  • 4 heures d’ensoleillement en été (maximum qui fait consensus est 4.5)
  • 3 heures au printemps et à l’automne
  • 2 heures en hiver

Pour en savoir plus sur le système PV-photovoltaïque (Panneau solaire)

La puissance de l’ensemble des panneaux ou puissance champ doit satisfaire la consommation électrique de l’application quelques soient les pertes réelles engendrées lors du fonctionnement du système (ex : propreté des modules, augmentation de la température, chute de tension dans les câbles, etc…). De ce fait la puissance photovoltaïque tenant compte de l’efficacité du système, multipliée par le nombre d’heures d’ensoleillement doit être équivalente à la consommation électrique à satisfaire soit : puissance champ = consommation électrique / (efficacité x nombre d’heures par jour).

Orientation des panneaux solaires

La bonne orientation du panneau est surtout importante durant les mois d’automne, d’hiver et de printemps ils doivent alors être orientés vers le sud à un angle optimal.

Selon la période d’utilisation les angles changent. Voici les angles optimums selon le mois pour la partie sud du Québec.

Janvier: 75 degrés
Février: 70 degrés
Mars: 50 degrés
Avril: 25 degrés
Mai: 10 degrés
Juin: 2 degrés
Juillet: 7 degrés
Août: 20 degrés
Septembre: 36 degrés
Octobre: 53 degrés
Novembre: 62 degrés
Décembre: 75 degrés

Pour l’installation sur les VR ou les bateaux, généralement on pose tout simplement les panneaux solaires à plat. Généralement utilisés pendant la période estivale des mois de mai à août, les pertes dues à l’angle d’orientation seront minimes.

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